Горизонтальный перенос генов – ключевой фактор эволюционных изменений организма бактерий
В ходе проведения очередного исследования учёные из института Пастера и университета Мериленда показали, что новые способности у бактерий (например, устойчивость к антибиотическим препаратам) развиваются в основном за счёт получения соответствующих генов от других бактерий.
Результаты проведённой научной работы несколько отличаются от существующей ныне точки зрения, в соответствии с которой бактерии и другие микроорганизмы приобретают новые способности преимущественно благодаря дупликации генов в рамках собственного организма.
Напомним, микробы способны жить и развиваться в невероятно широком спектре условий окружающей их среды, начиная от горячих источников, ледяных вод и заканчивая иммунной системой организма человека. Такое удивительное распространёние микроорганизмов обусловлено их умением быстро подстраивать синтез белковых молекул под условия окружающей среды путём изменения активности работы генов. Считается, что микробы меняют активность работы генов для наиболее оптимального использования системы белкового синтеза двумя способами: с помощью процесса дупликации, за которым следует медленная функциональная специализация (как и в случае многоклеточных организмов), а так же с помощью получения генов от других микроорганизмов. Последний процесс, так же известный как горизонтальный путь передачи генов, отмечается при передаче генов, обеспечивающих устойчивость к действию антибиотиков. Например, как в случае с золотистым стафилококком (MRSA), устойчивым к действию метициллина – микроорганизмом, представляющим серьёзную опасность для здоровья людей.
В рамках проведённого исследования авторы проанализировали большой объём информации, имеющий непосредственное отношение к геномам микроорганизмов, в том числе опасных для жизни и здоровья (патогенных) человека организмов. Это было сделано для того, чтобы определить, какой из двух указанных выше способов изменения активности работы генов (дупликация с последующей функциональной специализацией или горизонтальный перенос генов) используется чаще. Полученные результаты подтвердили тот факт, что изменение активности работы генов, следовательно, и соответствующая перестройка метаболизма микроорганизмов может происходить с помощью механизмов, которые были указаны ранее. Но в отличие от многоклеточных существ одноклеточные организмы преимущественно подвержены горизонтальному переносу генетической информации.
Ведущий автор исследований Тодд Тринген (Todd Treangen, сотрудник центра биоинформатики и вычислительной биологии при университете Мериленда) и его коллега Эдуардо Рока (Eduardo P. C. Rocha, сотрудник института Пастера) пришли к следующему выводу: исследование эволюции биологических систем говорит о преобладании горизонтального переноса генов как средства, необходимого для формирования определённого разнообразия белковых молекул. Напомним, микробы являются организмами, у которых наблюдаются разнообразные биохимические приспособления, необходимые для жизни в разных условиях, – от дыхания до фотосинтеза.
Более подробное описание результатов опубликовано в журнале «PLoS Genetics».
